大鲵胶原蛋白、胶原蛋白肽及明胶制备及生物活性研究

作     者：易凡智 

作者单位：大连海洋大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李伟

授予年度：2024年

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 083204[工学-水产品加工及贮藏工程] 

主      题：大鲵皮 胶原蛋白 水解胶原 水凝胶 生物活性 

摘      要：大鲵作为中国特有的大型两栖动物,其含有多种生物活性物质,在食品、化妆品与医药领域都有广阔的发展空间,但在我国大鲵皮的精深加工利用还有一些空白。因此为开发利用大鲵皮的多种价值,本研究以大鲵皮为原料,探究酶解法提取大鲵皮胶原蛋白的最佳工艺,并对大鲵皮胶原蛋白进行结构表征分析与抗氧化活性研究,利用大鲵皮胶原蛋白制备大鲵皮水解胶原,通过LC-MS/MS对大鲵皮水解胶原进行结构鉴定,选取大鲵皮水解胶原中的一个肽段（GK-15）进行人工合成,探究其生物活性以及在化妆品的应用效果,最后制备大鲵皮明胶并对明胶基水凝胶进行结构表征与特性研究。主要研究结果如下:以胶原蛋白得率为指标,通过单因素试验筛选提取条件,采用响应面法确定最佳提取工艺:酶添加量为11000 U/g、p H为2.35、酶解时间为26 h,在该条件下得到的大鲵皮胶原蛋白得率为9.05%±0.30%。傅里叶变换红外光谱结果显示大鲵皮胶原蛋白有酰胺A带、B带、I带、II带、III带,紫外吸收光谱结果显示大鲵皮胶原蛋白在230 nm与282nm有吸收峰,SDS-PAGE凝胶电泳显示大鲵皮胶原蛋白具有α链和β链。通过扫描电镜观察到,大鲵皮胶原蛋白具有片状结构以及纤维状结构。抗氧化实验表明,当大鲵皮胶原蛋白溶液浓度为1 mg/m L时,大鲵皮胶原蛋白对DPPH自由基的清除率为41.01%±0.67%,ABTS自由基的清除率为60.17%±0.76%,超氧阴离子的清除率为84.89%±0.97%以及羟基自由基的清除率为54.21%±1.64%。以大鲵皮胶原蛋白为原料制备大鲵皮水解胶原,抗氧化实验表明0.25 mg/m L的大鲵皮水解胶原溶液对DPPH自由基和超氧阴离子的清除率为74.56%±2.68%和81.04%±5.24%,50μg/m L的大鲵皮水解胶原溶液对ABTS自由基的清除率为33.46%±3.12%,0.5 mg/m L的大鲵皮水解胶原溶液对羟基自由基的清除率为87.42%±1.50%。检测大鲵皮水解胶原的氨基酸组成,通过酸水解法处理水解胶原后,发现其含有17种氨基酸,其中含量最高的甘氨酸含量可以达到11.2 g/100 g。通过LC-MS/MS对大鲵皮水解胶原进行鉴定,其中GK-15具有典型胶原结构Gly-X-Y,且C末端为赖氨酸,因此选取从大鲵皮水解胶原中鉴定出的GK-15进行人工合成,通过MTT法测试GK-15的细胞毒性表明其在1%（m/V）浓度范围内无细胞毒性,抗光老化结果表明GK-15对光老化具有保护作用,100μg/m L的GK-15溶液对ABTS自由基清除率可以达到73.88%±5.66%,酪氨酸酶活性抑制试验以及加入三种化妆品中进行弹性蛋白酶抑制试验,GK-15均表现出抑制作用。以大鲵皮为原料,经过预处理后提取明胶,傅里叶变换红外光谱结果显示大鲵皮明胶有酰胺A带、B带、I带、II带、III带,SDS-PAGE凝胶电泳显示大鲵皮明胶具有α链、α链以及β链。随后制备明胶基水凝胶,扫描电镜观察到明胶基水凝胶存在网格结构,力学性能测试表明明胶基水凝胶的弹性为1.10±0.06,差示扫描量热分析表明明胶基水凝胶的热变性温度为179.72℃。综上所述,本研究优化了大鲵皮胶原蛋白的提取工艺,证实大鲵皮胶原蛋白与水解胶原具有良好的抗氧化活性;GK-15无细胞毒性,具有抗光老化的作用,并且对ABTS自由基、酪氨酸酶与弹性蛋白酶均有抑制作用,可应用于化妆品领域;大鲵皮明胶基水凝胶物理性质良好,有望成为一种优秀的生物材料。